適用于傳輸少量數(shù)據(jù)的藍(lán)牙低能耗技術(shù)

隨著藍(lán)牙低能耗技術(shù)的引入，媒體和市場(chǎng)對(duì)其可能性產(chǎn)生了濃厚的興趣。藍(lán)牙低功耗技術(shù)也有一些重要的局限性和好處;它與經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)完全不同。它是如此不同，以至于需要仔細(xì)考慮哪種技術(shù)最適合應(yīng)用需求。

藍(lán)牙技術(shù)最初設(shè)計(jì)用于包括語(yǔ)音在內(nèi)的連續(xù)流數(shù)據(jù)應(yīng)用，并成功地消除了許多消費(fèi)者以及工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用中的電線。經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)將繼續(xù)在耳機(jī)和汽車，工業(yè)控制器和流媒體醫(yī)療傳感器等設(shè)備之間提供強(qiáng)大的無(wú)線連接。其中許多連接不適合新的藍(lán)牙低功耗技術(shù)，但許多其他新應(yīng)用也將如此。

藍(lán)牙低功耗技術(shù)于2011年通過(guò)藍(lán)牙規(guī)范v4.0（藍(lán)牙v4.0）推出。憑借其極低的功耗，獨(dú)特的特性和新功能，藍(lán)牙低能耗技術(shù)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)不實(shí)用的新應(yīng)用。醫(yī)療，工業(yè)，消費(fèi)和健身應(yīng)用中的紐扣電池供電的傳感器和執(zhí)行器（也稱為“智能”）現(xiàn)在可以平滑地連接到支持藍(lán)牙低能耗技術(shù)的智能手機(jī)，平板電腦或網(wǎng)關(guān)（也稱為“智能就緒”） 。藍(lán)牙低能耗技術(shù)非常適合需要間歇或定期傳輸少量數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

極低的功耗

藍(lán)牙低功耗技術(shù)的關(guān)鍵特性是低功耗，可以用小型紐扣電池（如CR2032電池）為小型設(shè)備供電5到10年。

圖1：藍(lán)牙低功耗技術(shù)在iPhone 4S中實(shí)現(xiàn)，通過(guò)“App”可以讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到藍(lán)牙低功耗設(shè)備（ “智能”設(shè)備）。該演示展示了一個(gè)connectBlue低能耗模塊，配備溫度傳感器，加速度計(jì)和嵌入式應(yīng)用軟件，形成完整的產(chǎn)品/應(yīng)用。

與經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)一樣，藍(lán)牙低功耗技術(shù)在2.4 GHz ISM頻段運(yùn)行，并具有類似的射頻（RF）輸出功率。然而，由于藍(lán)牙低功耗設(shè)備大部分時(shí)間處于睡眠模式并且僅在啟動(dòng)連接時(shí)喚醒，因此功耗可以保持最小。由于實(shí)際連接時(shí)間僅為幾毫秒，因此功耗保持較低。最大/峰值功耗僅為15 mA，平均功耗僅為1 uA左右。

強(qiáng)大的常見功能

經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)的許多功能都繼承了藍(lán)牙低功耗技術(shù)，包括自適應(yīng)跳頻（AFH），以及邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（L2CAP）接口的一部分。

藍(lán)牙低能耗技術(shù)還通過(guò)簡(jiǎn)單的配對(duì)模式，安全認(rèn)證和加密實(shí)現(xiàn)相同的鏈路安全性。

這種繼承使藍(lán)牙低能耗技術(shù)在惡劣環(huán)境中非常容易設(shè)置，強(qiáng)大且可靠。

限制

低功耗和紐扣電池操作的使用也有其局限性。采用增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率（藍(lán)牙v2.1 + EDR）的經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率可超過(guò)2 Mbps（實(shí)際有效載荷），但藍(lán)牙低功耗技術(shù)的實(shí)際傳輸速率低于100 kbps（實(shí)際有效載荷約為1/20） 。因此，當(dāng)利用率接近連續(xù)傳輸時(shí)，流式藍(lán)牙低功耗連接將失去大量潛在的功率節(jié)省。

換句話說(shuō)，某些應(yīng)用程序可以通過(guò)藍(lán)牙低能耗連接提供更好的服務(wù)。使用情況取決于傳感器所連接的設(shè)備類型。

圖2：在使用流數(shù)據(jù)的藍(lán)牙應(yīng)用中，經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)是首選，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了比藍(lán)牙低能耗技術(shù)更高的吞吐量。此應(yīng)用就是這樣一種情況，它顯示了建筑環(huán)境中使用的大地測(cè)量?jī)x器，由Leica Geosystems提供。

藍(lán)牙配置文件支持的差異

藍(lán)牙連接的行為 - 無(wú)論是經(jīng)典還是低能耗 - 由藍(lán)牙配置文件決定設(shè)備已實(shí)現(xiàn)。設(shè)備只有在兩者都具有相同的藍(lán)牙配置文件時(shí)才能連接，并且在經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)和藍(lán)牙低功耗技術(shù)可用的配置文件之間存在一些重要差異。

在串行端口仿真中可以看到差異的一個(gè)很好的例子。經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)提供串行端口配置文件（SPP），用于仿真串行數(shù)據(jù)連接。藍(lán)牙低能耗技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范v4.0中沒有提供此類支持，盡管像connectBlue這樣的供應(yīng)商可以提供良好的支持。

由于連接模型的不同，許多其他配置文件不提供藍(lán)牙低功耗技術(shù)。不屬于藍(lán)牙低功耗技術(shù)的經(jīng)典藍(lán)牙方案包括耳機(jī)（HSP），對(duì)象交換（OBEX），音頻分發(fā)（A2DP），視頻分發(fā)（VDP）和文件傳輸（FTP）。

經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙低能耗技術(shù)數(shù)據(jù)有效負(fù)載吞吐量（凈）2 Mbps~100 kbps穩(wěn)健性強(qiáng)大范圍高達(dá)1000米高達(dá)250米本地系統(tǒng)密度強(qiáng)大強(qiáng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)弱良好低延遲強(qiáng)大強(qiáng)大的連接設(shè)置速度弱強(qiáng)電力消耗良好非常強(qiáng)大成本良好強(qiáng) - 表1：經(jīng)典藍(lán)牙和藍(lán)牙低能耗技術(shù)的比較。

藍(lán)牙低功耗技術(shù)是全新的

藍(lán)牙低能耗技術(shù)在幾個(gè)關(guān)鍵方面是一項(xiàng)全新的技術(shù)。例如，該技術(shù)具有非常高效的發(fā)現(xiàn)和連接設(shè)置，短數(shù)據(jù)包和小型設(shè)備的非對(duì)稱設(shè)計(jì)。

與經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)一樣，藍(lán)牙低功耗技術(shù)基于連接到多個(gè)從站的主站。但是，在藍(lán)牙低功耗技術(shù)中，從屬數(shù)量可能非常大;多大程度取決于實(shí)現(xiàn)和可用內(nèi)存。新的“廣告”功能使得從屬設(shè)備可以宣布它具有要傳輸?shù)健皰呙琛钡钠渌O(shè)備的東西?！皬V告”消息還可以包括事件或測(cè)量值。

軟件結(jié)構(gòu)也存在差異。在藍(lán)牙低能耗技術(shù)中，所有參數(shù)都具有使用屬性協(xié)議訪問的狀態(tài)。屬性表示為描述信號(hào)值，表示格式，客戶端配置等的特征。這些屬性和特征的定義及其使用使得可以構(gòu)建許多基本服務(wù)和配置文件，如Proximity，Battery，Automation I/O，Building自動(dòng)化，照明，健身和醫(yī)療設(shè)備。需要所有這些細(xì)微差別，以使實(shí)現(xiàn)在不同制造商的設(shè)備之間無(wú)縫兼容。

“單模”和“雙?！?- 這是什么意思？

由于這兩種技術(shù)根本不同，因此實(shí)現(xiàn)有以下兩種選擇：

單模設(shè)備：這些設(shè)備是獨(dú)立的藍(lán)牙低功耗設(shè)備（也稱為“智能”設(shè)備） ）針對(duì)小型電池供電設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化，具有低成本和低功耗的特點(diǎn)。由于傳感器資源有限，因此可能無(wú)法同時(shí)支持這兩種角色。典型的單模設(shè)備例如是心率傳感器。

雙模設(shè)備：這些設(shè)備（也稱為“智能就緒”設(shè)備）包括藍(lán)牙低能耗技術(shù)和經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)。雙模設(shè)備很少會(huì)節(jié)省功耗，因?yàn)樗鼈冃枰С謨煞N技術(shù)實(shí)現(xiàn);只有單模選項(xiàng)才能實(shí)現(xiàn)省電。典型的雙模設(shè)備包括移動(dòng)電話和PC。

結(jié)論

換句話說(shuō)，即使兩種技術(shù)在“藍(lán)牙”中都有一個(gè)共同的名稱，重要的是要了解藍(lán)牙的增加低能耗技術(shù)與過(guò)去發(fā)布藍(lán)牙規(guī)范的新版本不同。對(duì)于某些應(yīng)用，“經(jīng)典”是最佳選擇，而對(duì)于其他人來(lái)說(shuō)，“低能耗”是最佳選擇。藍(lán)牙低能耗技術(shù)并不能取代經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù) - 它是一款全新的游戲